抽灌水引发的地面沉降是城市主要地质灾害之一。地面沉降不仅给当地居民日常生活带来严重影响,也制约着当地经济的发展。为了更好地揭示抽灌水作用下地面沉降的机理,本文设计了室内圆柱模型试验,从宏观角度研究了潜水含水层降水及回灌引起黏土层中孔隙水压力和变形的变化规律,并探讨降水和回灌速率对黏性土孔隙水压力和变形的影响。同时设计了室内单向压缩及回弹试验,通过固结压力的增大与减小模拟含水系统中潜水含水层水位的降低与升高引起的土体变形,利用扫描电镜（SEM）及压汞技术（MIP）研究各级压力下黏性土孔隙结构,定量分析了黏土层压缩及回弹过程中孔隙结构参数的变化规律,得到如下成果:（1）含水系统中潜水含水层降水与回灌条件下,黏土层孔隙水压力都随着降水或回灌的进行迅速降低或升高,黏土层中孔隙水压力变化量随深度的增加而增大。黏土层的沉降和回弹量都随着黏土层深度的增加而减小,呈上大下小的规律。（2）黏土层同一深度的孔隙水压力变化值和沉降量明显受降水速率影响,随着降水速率的减小而增大。但不同回灌速率下,黏土层各深度孔隙水压力变化值和回弹量变化幅度很小。（3）加载压缩过程中,当固结压力较小时,随固结压力增加,黏土孔隙数量和孔隙平均形状系数显著增加,孔隙形态分维数急剧减小;当固结压力较大时,随固结压力增大,孔隙数量减小、孔隙形状系数增加较缓慢,孔隙形态分维数减小也较为缓慢。卸载回弹过程中,随固结压力减小,孔隙数量增加,平均形状系数略有减小,孔隙形状分维数略有增加。（4）加载压缩过程中,黏土的中孔隙转化为小孔隙,随固结压力增加,小孔隙所占比例显著增加,而中孔隙所占比例明显减小,其它孔径的孔隙所占比例变化较小。卸载回弹过程中,各级固结压力下小孔隙都占绝对优势,但固结压力较大时中孔隙所占比例较大,而固结压力较小时中孔隙所占比例较小,黏土的回弹主要表现为小孔隙体积的少量增加。（5）提高弱透水层的地下水位、减小其有效应力的方法对弱透水层回弹变形十分有限,为了有效地控制地下水开采引起的地面沉降,应尽量减小弱透水层的水位降低。